微观化石壳揭示了古代气候变化模式
扫描电子显微镜拍摄的有孔虫化石图像。图片来源：达斯汀·哈珀
（蜘蛛网eeook.com）据犹他大学：在古新世末期和始新世初期，即5900万至5100万年前，地球经历了剧烈的变暖期，既有持续数百万年的渐进期，也有被称为超高温的突然变暖事件。
推动这一行星升温的是大量二氧化碳（CO2）和其他温室气体的排放，但构造活动等其他因素也可能起作用。
犹他大学地球科学家领导的一项新研究将这一时期的海面温度与大气中的二氧化碳水平配对，表明两者密切相关。这些发现还提供了案例研究，以测试碳循环反馈机制和敏感性，这对预测人为气候变化至关重要，因为我们继续以地球历史上前所未有的规模向大气中排放温室气体。
这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上。
“我们对这些全球碳释放事件感兴趣的主要原因是，它们可以为未来的变化提供类似物，”主要作者、地质与地球物理系的博士后研究员Dustin Harper说。“我们真的没有一个具有完全相同背景条件和碳释放速率的完美模拟事件。”
但周一发表的研究表明，两个古代“热最大值”期间的排放量与今天的人为气候变化非常相似，有助于科学家预测其后果。
研究小组分析了从太平洋海底高原采集的钻探岩芯中发现的微观化石，以描述有壳生物活着时的表层海洋化学特征。他们使用一个复杂的统计模型，重建了600万年内的海面温度和大气二氧化碳水平，涵盖了两个超高温时期，即5600万年前的古新世-始新世极热期（PETM）和5400万年前第二个始新世极温期（ETM-2）。
研究结果表明，随着大气中二氧化碳水平的上升，全球气温也在上升。
犹他大学地质学和地球物理学教授、合著者Gabriel Bowen说：“我们的星球、大气层受到二氧化碳添加的影响有多种方式，但在每种情况下，无论二氧化碳的来源如何，我们都看到了对气候系统的类似影响。”。
“我们感兴趣的是气候系统对二氧化碳变化的敏感程度。我们在这项研究中看到的是，当我们观察这些非常长期的变化时，会发现一些变化，可能是灵敏度稍低，与给定量的二氧化碳变化相关的变暖程度较低。但总体而言，我们看到了一系列共同的气候敏感性，”Bowen说。
今天，与化石燃料相关的人类活动释放碳的速度比这些古代超高温事件期间快4到10倍。然而，在古代事件中释放的碳总量与人类排放的预测范围相似，这可能让研究人员一窥我们和子孙后代的未来。
首先，科学家们必须确定在5000多万年前的这些行星加热事件中，气候和海洋发生了什么变化。
哈珀说：“这些事件可能代表了一种中到最坏情况的案例研究。”。“我们可以调查它们，以回答由于这种碳排放而发生的环境变化是什么？”
古新世-始新世极热时期，地球非常温暖。两极没有冰盖，海洋温度在华氏90度左右。
为了确定海洋中的二氧化碳水平，研究人员转向有孔虫的化石残骸，有孔虫是一种类似于浮游生物的有壳单细胞生物。研究小组的研究基于国际海洋发现计划之前在太平洋两个地点提取的岩芯。
Harper说，有孔虫外壳积累了少量的硼，其同位素反映了外壳形成时海洋中的二氧化碳浓度。
哈珀说：“我们测量了贝壳的硼化学性质，我们能够利用现代观测将这些值转化为过去的海水条件。我们可以得到海水中的二氧化碳，并将其转化为大气中的二氧化碳。”。“目标研究间隔的目标是为PETM和ETM-2建立一些新的二氧化碳和温度记录，这代表了现代变化方面的两个最佳类似物，并提供了气候系统的长期背景评估，以更好地将这些事件置于背景中。”
哈珀研究的岩芯是从亚热带北太平洋的沙茨基海隆提取的，该海隆是恢复反映古代条件的海底沉积物的理想地点。
如果碳酸盐壳沉入深海，它们就会溶解，因此科学家们必须寻找像沙茨基海隆这样的水下高原，那里的水深相对较浅。当它们的居民生活在数百万年前时，有孔虫壳记录了海面状况。
哈珀说：“然后它们死亡并沉入海底，沉积在大约两公里深的水中。”。“我们能够检索到死亡化石的完整序列。在海洋中央的这些地方，你真的没有来自大陆的大量沉积物供应，所以主要是这些化石，仅此而已。这为我们想要做的事情提供了一个非常好的档案。”
